KR101614102B1

KR101614102B1 - Magnetic sensing device and bill validator

Info

Publication number: KR101614102B1
Application number: KR1020147026602A
Authority: KR
Inventors: 치타카 오치아이; 노리아키 오쿠다
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2012-04-04
Filing date: 2013-03-21
Publication date: 2016-04-20
Also published as: EP2835660B1; EP2835660A4; KR20140137386A; WO2013150896A1; JP5930024B2; CN104169734B; JPWO2013150896A1; EP2835660A1; CN104169734A

Abstract

높은 증폭률을 얻음과 동시에 오프셋 전압의 영향을 받지 않고 자기 검출을 실시할 수 있도록 한 자기 검출 장치 및, 그것을 포함한 지폐 식별 장치를 구성한다. 자기 검출 장치(101)는 자기 저항 소자(R1)를 포함하는 저항 분압 회로를 포함한 자기 센서(1)와, 자기 센서(1)의 출력 신호를 교류 증폭하는 교류 증폭 회로(20)와, 교류 증폭 회로(20)의 출력 신호를 적분하는 적분 회로(30)와, 교류 증폭 회로(20)의 출력 신호와 적분 회로(30)의 출력 신호를 차동 증폭하는 차동 증폭 회로(40)를 포함한다.A magnetic detection device capable of obtaining a high amplification factor and simultaneously performing magnetic detection without being influenced by an offset voltage, and a bill identification device including the magnetic detection device. The magnetic detection device 101 includes a magnetic sensor 1 including a resistive voltage divider circuit including a magnetoresistive element R1, an AC amplifier circuit 20 for AC-amplifying the output signal of the magnetic sensor 1, An integrating circuit 30 for integrating the output signal of the circuit 20 and a differential amplifying circuit 40 for differentially amplifying the output signal of the AC amplifying circuit 20 and the output signal of the integrating circuit 30. [

Description

[0001] MAGNETIC SENSING DEVICE AND BILL VALIDATOR [0002]

본 발명은 예를 들면 지폐 등의 매체가 포함하는 자기(磁氣) 패턴을 검출하는 자기 검출 장치 및 자기 검출 결과에 기초하여 지폐의 식별을 실시하는 지폐 식별 장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to, for example, a magnetic detection device for detecting a magnetic pattern included in a medium such as banknotes, and a bill identification device for identifying bills based on magnetic detection results.

종래의 일반적인 자기 검출 장치는, 자기 저항 소자와 고정 저항 소자의 직렬 회로인 저항 분압 회로와, 이 저항 분압 회로의 출력 전압을 증폭하는 증폭 회로를 포함하고 있다. 이러한 자기 검출 장치에 있어서는 증폭 회로의 오프셋(offset) 전압의 영향을 어떻게 저감할지가 과제였다. A conventional general magnetic detection device includes a resistor voltage divider circuit which is a series circuit of a magnetoresistive element and a fixed resistor element and an amplifier circuit which amplifies the output voltage of the resistor voltage divider circuit. In such a magnetic detection apparatus, how to reduce the influence of the offset voltage of the amplification circuit has been a problem.

특허문헌 1에는, 자기 저항 소자와 고정 저항 소자의 직렬 회로인 저항 분압 회로의 출력 전압을 적분 처리함으로써 오프셋 성분 신호를 출력하는 적분 회로와, 저항 분압 회로의 출력 전압과 오프셋 성분 신호를 차동(差動) 증폭 처리하는 차동 증폭 회로를 포함한 자기 검출 장치가 제시되어 있다. Patent Document 1 discloses an integrated circuit that outputs an offset component signal by integrating an output voltage of a resistance voltage divider circuit which is a series circuit of a magnetoresistive element and a fixed resistance element, There is proposed a magnetic detection device including a differential amplification circuit for performing amplification processing.

일본국 공개특허공보 2010-223862호JP-A-2010-223862

특허문헌 1에 제시되어 있는 자기 검출 장치에 있어서는, 증폭 회로의 오프셋 전압을 오프셋 성분 신호에 의해 캔슬함으로써 증폭 회로의 오프셋 전압의 영향을 저감하고 있지만, 회로 구성상, 높은 증폭률이 얻어지지 않는다. 그렇기 때문에, 미약한 자기 검출 신호를 다룰 경우에는 증폭 회로의 단수(段數)를 많이 할 필요가 있고, 전체의 회로 구성이 복잡화된다는 문제가 있었다. In the magnetic detection device disclosed in Patent Document 1, the offset voltage of the amplification circuit is canceled by the offset component signal to reduce the influence of the offset voltage of the amplification circuit, but a high amplification factor can not be obtained due to the circuit configuration. Therefore, when handling a weak magnetic detection signal, it is necessary to increase the number of stages of the amplifying circuit, and there is a problem that the entire circuit configuration is complicated.

본 발명은 상기의 문제를 감안하여, 높은 증폭률을 얻음과 동시에 오프셋 전압의 영향을 받지 않고 자기 검출을 실시할 수 있도록 한 자기 검출 장치 및, 그것을 포함한 지폐 식별 장치를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다. SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a magnetic detecting device capable of obtaining a high amplification factor and performing magnetic detection without being influenced by an offset voltage, and a bill identifying device including the same.

본 발명의 자기 검출 장치는, 자기 저항 소자를 포함하는 저항 분압 회로를 포함한 자기 센서와, 자기 센서의 출력 신호를 증폭하는 증폭 회로를 포함하고, 증폭 회로는, 자기 센서의 출력 신호를 교류 증폭하는 교류 증폭 회로와, 교류 증폭 회로의 출력 신호를 적분하는 적분 회로와, 교류 증폭 회로의 출력 신호와 적분 회로의 출력 신호를 차동 증폭하는 차동 증폭 회로를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 교류 증폭 회로는, 제1 연산 증폭기와, 상기 제1 연산 증폭기의 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에 접속되는 저항(R23)과, 상기 반전 입력 단자에 직렬 접속되는, 콘덴서(C21)와 저항(R21)의 제1 직렬 회로를 포함하고, 상기 저역측(低域側)의 코너 주파수는 상기 제1 직렬 회로의 시 상수에 의해 결정되고, 상기 적분 회로는, 제2 연산 증폭기와, 상기 제2 연산 증폭기의 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에 접속되는 콘덴서(C33)와, 상기 제2 연산증폭기의 반전 입력 단자에 직렬 접속되는 저항(R31)으로 구성되는 제2 직렬 회로를 포함하고, 상기 적분 회로의 코너 주파수는 상기 제2 직렬 회로의 시 상수에 의해 결정되고, 상기 제1 직렬 회로의 시 상수와 상기 제2 직렬 회로의 시 상수는 동일한 것이 바람직하다. The magnetic detection device of the present invention includes a magnetic sensor including a resistive voltage divider circuit including a magnetoresistive element and an amplification circuit for amplifying an output signal of the magnetic sensor and the amplification circuit amplifies the output signal of the magnetic sensor by AC amplification An AC amplifying circuit, an integrating circuit for integrating the output signal of the AC amplifying circuit, and a differential amplifying circuit for differentially amplifying the output signal of the AC amplifying circuit and the output signal of the integrating circuit.
The AC amplifying circuit includes a first operational amplifier, a resistor (R23) connected between the output terminal and the inverting input terminal of the first operational amplifier, a capacitor (C21) connected in series to the inverting input terminal And a first series circuit of a resistor R21, wherein the corner frequency on the low-frequency side is determined by a time constant of the first series circuit, and the integrating circuit comprises a second operational amplifier, A capacitor C33 connected between the output terminal and the inverting input terminal of the second operational amplifier and a resistor R31 connected in series to the inverting input terminal of the second operational amplifier, The corner frequency of the integrating circuit is determined by the time constant of the second serial circuit, and the time constant of the first serial circuit and the time constant of the second serial circuit are preferably the same.

이 구성에 의해, 증폭 회로의 오프셋 전압의 영향을 받지 않고, 미약한 자계(磁界) 변화를 검출할 수 있다. 또 그렇기 때문에, 식별 대상물에 마련되어 있는 자기 패턴 등을 보다 정확하게 검지할 수 있다.
상기 제1 직렬 회로는, 상기 자기 센서의 출력에 직렬로 접속되는 것이 바람직하다. 이 구성에 의해, 자기 센서의 출력 전압에 가해지는 직류 전압은 제1 직렬 회로의 콘덴서(C21)에서 차단되므로, 교류 증폭 회로에 바이어스 전압이 입력되지 않고, 적분 회로 및 차동 증폭 회로를 다이나믹 레인지가 초과하지 않는 범위에서 동작시킬 수 있으며, 높은 게인을 얻을 수 있다. With this configuration, it is possible to detect a slight magnetic field change without being affected by the offset voltage of the amplifying circuit. Therefore, it is possible to more accurately detect the magnetic pattern or the like provided in the identification object.
The first serial circuit is preferably connected in series to the output of the magnetic sensor. With this configuration, since the DC voltage applied to the output voltage of the magnetic sensor is cut off by the capacitor C21 of the first series circuit, no bias voltage is input to the AC amplification circuit, and the integration circuit and the differential amplification circuit have a dynamic range It is possible to operate in a range not exceeding that, and a high gain can be obtained.

본 발명의 지폐 식별 장치는, 상기 자기 검출 장치를 포함하고, 자기 검출 장치의 자기 검출 결과에 기초하여, 매체에 마련된 자기 패턴의 정보의 인식을 실시하는 신호 처리부를 포함한다. The bill identification apparatus of the present invention includes the above-mentioned magnetic detection apparatus and includes a signal processing section for recognizing information of a magnetic pattern provided on the medium based on the magnetic detection result of the magnetic detection apparatus.

이 구성에 의해, 지폐에 마련되어 있는 자기 패턴을 보다 정확하게 식별할 수 있다. With this configuration, it is possible to more accurately identify the magnetic pattern provided on the banknote.

본 발명에 따르면, 증폭 회로의 오프셋 전압의 영향을 받지 않고 미약한 자계 변화를 검출할 수 있고, 식별 대상물에 마련되어 있는 자기 패턴을 보다 정확하게 검지할 수 있다. 또 지폐에 마련되어 있는 자기 패턴을 보다 정확하게 식별할 수 있다. According to the present invention, it is possible to detect a weak magnetic field change without being affected by the offset voltage of the amplifying circuit, and to more accurately detect the magnetic pattern provided in the identification object. Further, it is possible to more accurately identify the magnetic pattern provided on the banknote.

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 자기 검출 장치(101)의 회로도이다.
도 2(A)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)의 게인(gain)의 주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 2(B)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)에서의 콘덴서(C21)의 용량값을 바꾸었을 때의 게인의 주파수 특성을 나타내는 도면이다.
도 3(A)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)에서의 교류 증폭 회로(20)에 대한 입력 신호의 파형도(波形圖)이다. 도 3(B)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)에서의 교류 증폭 회로(20) 및 적분 회로(30) 각각의 출력 신호의 파형도이다. 도 3(C)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)에서의 차동 증폭 회로(40)의 출력 신호의 파형도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 지폐 식별 장치(201)의 회로 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 자기 검출 장치(102)의 회로도이다.
도 6(A)는 매체가 포함하는 자성 패턴의 예를 나타내는 평면도이며, 자성이 강할수록 농도를 높게 표시하고 있다. 도 6(B)는 도 6(A)에 나타낸 자성 패턴을 포함한 매체를 이동시켰을 때의 자기 검출 장치(102)의 출력 전압 파형도이다.
도 7은 비교예에 따른 자기 검출 장치의 회로도이다.
도 8은 비교예에 따른 자기 검출 장치의 출력 전압 파형도이다. 1 is a circuit diagram of a magnetic detection device 101 according to a first embodiment of the present invention.
2 (A) is a diagram showing the frequency characteristic of the gain of the magnetic detection device 101 shown in Fig. 2B is a diagram showing the frequency characteristic of the gain when the capacitance value of the capacitor C21 in the magnetic detection device 101 shown in Fig. 1 is changed. Fig.
3 (A) is a waveform diagram of an input signal to the AC amplifying circuit 20 in the magnetic detecting device 101 shown in Fig. 3B is a waveform diagram of output signals of the AC amplifying circuit 20 and the integrating circuit 30 in the magnetic detecting device 101 shown in FIG. 3C is a waveform diagram of an output signal of the differential amplifying circuit 40 in the magnetic detecting device 101 shown in FIG.
4 is a circuit block diagram of the bill discriminating apparatus 201 according to the second embodiment of the present invention.
5 is a circuit diagram of the magnetic detection device 102 according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 6A is a plan view showing an example of a magnetic pattern included in a medium, and shows a higher density as the magnetism is stronger. 6B is an output voltage waveform diagram of the magnetic detecting device 102 when the medium including the magnetic pattern shown in Fig. 6A is moved.
7 is a circuit diagram of a magnetic detection device according to a comparative example.
8 is an output voltage waveform diagram of the magnetic detection device according to the comparative example.

《제1 실시형태》 &Quot; First embodiment "

도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 자기 검출 장치(101)의 회로도이다. 자기 검출 장치(101)는 자기 센서(1), 교류 증폭 회로(20), 적분 회로(30) 및 차동 증폭 회로(40)를 포함하고 있다. 자기 센서(1)는 자기 저항 소자(R1)와 고정 저항 소자(R2)를 포함하고 있다. 자기 저항 소자(R1) 및 고정 저항 소자(R2)는 저항 분압 회로를 구성하고 있다. 자기 센서(1)에서는 자기 저항 소자(R1) 및 고정 저항 소자(R2)로 이루어지는 저항 분압 회로에 전원 전압(Vcc)이 입력되고, 분압 전압이 자기 센서(1)의 출력 신호로서 교류 증폭 회로(20)로 출력된다. 교류 증폭 회로(20)는 자기 센서(1)의 출력 신호를 소정의 게인으로 교류 증폭하여 적분 회로(30) 및 차동 증폭 회로(40)로 출력한다. 적분 회로(30)는 교류 증폭 회로(20)의 출력 신호를 소정 시 상수(time constant)로 적분하여 차동 증폭 회로(40)의 한쪽의 입력부로 출력한다. 차동 증폭 회로(40)는 교류 증폭 회로(20)의 출력 신호와 적분 회로(30)의 출력 신호를 소정 게인으로 차동 증폭한다. 차동 증폭 회로(40)의 출력이 자기 검출 장치(101)의 출력 신호이다. 1 is a circuit diagram of a magnetic detection device 101 according to a first embodiment of the present invention. The magnetic detecting device 101 includes a magnetic sensor 1, an AC amplifying circuit 20, an integrating circuit 30 and a differential amplifying circuit 40. The magnetic sensor 1 includes a magneto-resistive element R1 and a fixed resistive element R2. The magneto-resistive element R1 and the fixed resistive element R2 constitute a resistive voltage divider circuit. In the magnetic sensor 1, the power source voltage Vcc is input to the resistance voltage divider circuit comprising the magnetoresistive element R1 and the fixed resistance element R2, and the divided voltage is supplied to the AC amplifying circuit 20. The AC amplifying circuit 20 AC-amplifies the output signal of the magnetic sensor 1 with a predetermined gain and outputs it to the integrating circuit 30 and the differential amplifying circuit 40. The integrating circuit 30 integrates the output signal of the AC amplifying circuit 20 with a predetermined time constant and outputs it to one input of the differential amplifying circuit 40. The differential amplifying circuit 40 differentially amplifies the output signal of the AC amplifying circuit 20 and the output signal of the integrating circuit 30 at a predetermined gain. The output of the differential amplification circuit 40 is the output signal of the magnetic detection device 101.

교류 증폭 회로(20)는 연산 증폭기(operational amplifier)(OP21; 제1 연산 증폭기)를 포함하고 있다. 연산 증폭기(OP21)의 반전 입력 단자에는 콘덴서(C21) 및 저항(R21)을 통해서 자기 센서(1)의 출력 신호가 입력된다. 연산 증폭기(OP21)의 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에는 콘덴서(C23) 및 저항(R23)의 병렬 회로가 접속되어 있다. 연산 증폭기(OP21)의 비(非)반전 입력 단자에는 저항(R22)을 통해서 기준 전압원(5)이 출력하는 기준 전압(Vr)이 입력된다. 한편, 연산 증폭기(OP21)의 전원 전압(Vcc)의 접속 라인과 그라운드 사이에는 바이패스(bypass) 콘덴서로서 콘덴서(C24)가 접속되어 있다. The AC amplifying circuit 20 includes an operational amplifier OP21 (first operational amplifier). The output signal of the magnetic sensor 1 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP21 via the capacitor C21 and the resistor R21. A parallel circuit of a capacitor C23 and a resistor R23 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier OP21. The reference voltage Vr output from the reference voltage source 5 through the resistor R22 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP21. On the other hand, a capacitor C24 is connected as a bypass capacitor between the connection line of the power supply voltage Vcc of the operational amplifier OP21 and the ground.

적분 회로(30)는 연산 증폭기(OP31; 제2 연산 증폭기)를 포함하고 있다. 연산 증폭기(OP31)의 반전 입력 단자에는, 저항(R31)을 통해서 교류 증폭 회로(20)의 출력 신호가 입력된다. 연산 증폭기(OP31)의 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에는 콘덴서(C33) 및 저항(R33)의 병렬 회로가 접속되어 있다. 연산 증폭기(OP31)의 비반전 입력 단자에는 기준 전압원(5)이 출력하는 기준 전압(Vr)이 입력된다. 저항(R33)은 피드백 저항이다. The integrating circuit 30 includes an operational amplifier OP31 (second operational amplifier). The output signal of the AC amplifying circuit 20 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP31 through the resistor R31. A parallel circuit of a capacitor C33 and a resistor R33 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier OP31. The reference voltage Vr output from the reference voltage source 5 is input to the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP31. The resistor R33 is a feedback resistor.

한편, 이론상의 적분 회로는 도 1에 도시한 저항(R33)이 없는 회로이다. 즉, 저주파 대역에서는 게인이 무한이 된다. 그러나, 실용상은 연산 증폭기(OP31)의 저주파 대역에서의 게인에는 한계가 있기 때문에, 피드백 저항으로서 저항(R33)이 필요하게 된다. 저항(R33)의 저항치는 적절히 정하면 되는데, 연산 증폭기(OP31)의 오프셋 전압에 의한 영향도 있어서, 저항(R33)의 저항치를 크게 하면 연산 증폭기(OP31)의 다이나믹 레인지(dynamic range)를 초과하여 출력 신호가 포화된다. 그러므로, 콘덴서(C33)와 저항(R33)으로 구성되는 하이패스 필터의 컷오프(cutoff) 주파수와, 상술한 연산 증폭기(OP31)의 오프셋 전압을 고려하여 저항(R33)의 저항치를 정한다. On the other hand, the theoretical integration circuit is a circuit without the resistor R33 shown in Fig. That is, the gain becomes infinite in the low frequency band. However, since the gain of the operational amplifier OP31 in the low frequency band is limited in practical use, the resistor R33 is required as the feedback resistor. The resistance value of the resistor R33 may be determined as appropriate and may be influenced by the offset voltage of the operational amplifier OP31 so that increasing the resistance value of the resistor R33 exceeds the dynamic range of the operational amplifier OP31, The signal is saturated. Therefore, the resistance value of the resistor R33 is determined in consideration of the cutoff frequency of the high-pass filter composed of the capacitor C33 and the resistor R33 and the offset voltage of the operational amplifier OP31 described above.

차동 증폭 회로(40)는 연산 증폭기(OP41)를 포함하고 있다. 연산 증폭기(OP41)의 반전 입력 단자에는 저항(R41)을 통해서 교류 증폭 회로(20)의 출력 신호가 입력된다. 연산 증폭기(OP41)의 출력 단자와 반전 입력 단자 사이에는 콘덴서(C43) 및 저항(R43)의 병렬 회로가 접속되어 있다. 연산 증폭기(OP41)의 비반전 입력 단자와 기준 전압원(5) 사이에는 저항(R42)이 접속되어 있다. 또 연산 증폭기(OP41)의 비반전 입력 단자와 적분 회로(30)의 출력부 사이에는 저항(R44)이 접속되어 있다. The differential amplifier circuit 40 includes an operational amplifier OP41. The output signal of the AC amplifying circuit 20 is input to the inverting input terminal of the operational amplifier OP41 via the resistor R41. A parallel circuit of a capacitor C43 and a resistor R43 is connected between the output terminal and the inverting input terminal of the operational amplifier OP41. A resistor R42 is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP41 and the reference voltage source 5. [ A resistor R44 is connected between the non-inverting input terminal of the operational amplifier OP41 and the output portion of the integrating circuit 30. [

도 1에 도시한 회로의 각 소자의 값 및 각 전압은 예를 들면 다음과 같다. The values and the voltages of the respective elements of the circuit shown in Fig. 1 are, for example, as follows.

[교류 증폭 회로(20)] [AC Amplification Circuit (20)]

저항(R21): 10kΩ Resistance (R21): 10kΩ

저항(R22): 10kΩ Resistance (R22): 10kΩ

저항(R23): 1MΩ Resistor (R23): 1MΩ

콘덴서(C21): 22μF Capacitor (C21): 22μF

콘덴서(C23): 10pF Capacitor (C23): 10 pF

콘덴서(C24): 1μF Capacitor (C24): 1μF

[적분 회로(30)] [Integrating circuit (30)]

저항(R31): 10kΩ Resistance (R31): 10kΩ

저항(R33): 100kΩ Resistance (R33): 100kΩ

콘덴서(C33): 22μF Capacitor (C33): 22μF

[차동 증폭 회로(40)] [Differential Amplification Circuit (40)]

저항(R41): 10kΩ Resistance (R41): 10kΩ

저항(R42): 10kΩ Resistance (R42): 10kΩ

저항(R43): 10kΩ Resistance (R43): 10kΩ

저항(R44): 10kΩ Resistance (R44): 10kΩ

콘덴서(C43): 1nF Capacitor (C43): 1nF

[전원 전압] [Power supply voltage]

전원 전압(Vcc): 5V Power supply voltage (Vcc): 5V

기준 전압(Vr): 2V Reference voltage (Vr): 2 V

도 2(A)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)의 게인의 주파수 특성을 나타내는 도면이다. 도 2(B)는 나중에 말하듯이, 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)에서의 콘덴서(C21)의 용량값을 바꾸었을 때의 게인의 주파수 특성을 나타내는 도면이다. 특성곡선 A는 교류 증폭 회로(20)의 입출력간의 주파수 특성을 나타내고 있다. 특성곡선 I는 교류 증폭 회로(20)의 입력부(자기 센서(1)의 출력부)와 적분 회로(30)의 출력부 사이의 주파수 특성, 즉 교류 증폭 회로(20)와 적분 회로(30)의 합성 주파수 특성을 나타내고 있다. 특성곡선 D는 교류 증폭 회로(20)의 입력부(자기 센서(1)의 출력부)와 차동 증폭 회로(40)의 출력부 사이의 주파수 특성, 즉 교류 증폭 회로(20), 적분 회로(30) 및 차동 증폭 회로(40)의 합성 주파수 특성을 나타내고 있다.Fig. 2 (A) is a diagram showing the frequency characteristics of the gain of the magnetic detection device 101 shown in Fig. 2B is a diagram showing the frequency characteristic of the gain when the capacitance value of the capacitor C21 in the magnetic detection device 101 shown in Fig. 1 is changed, as will be described later. The characteristic curve A shows the frequency characteristics between the input and output of the AC amplifying circuit 20. [ The characteristic curve I indicates the frequency characteristics between the input section of the AC amplification circuit 20 (the output section of the magnetic sensor 1) and the output section of the integration circuit 30, that is, the frequency characteristics of the AC amplification circuit 20 and the integration circuit 30 And exhibits composite frequency characteristics. The characteristic curve D indicates the frequency characteristic between the input section of the AC amplification circuit 20 (the output section of the magnetic sensor 1) and the output section of the differential amplification circuit 40, that is, the AC amplification circuit 20, And the differential amplifier circuit 40 shown in Fig.

교류 증폭 회로(20)의 게인은 저항(R21)의 저항치에 대한 저항(R23)의 저항치의 비로 정해진다. 도 2(A)에 나타나 있는 바와 같이 교류 증폭 회로(20)의 게인은 100배(40dB)이다. 교류 증폭 회로(20)는 대역 통과 특성을 가지고, 저역측(抵域側)의 코너 주파수(하이패스 필터의 컷오프 주파수)는 콘덴서(C21)의 용량값 및 저항(R21)의 저항치의 곱(시 상수)에 의해 정해진다. 고역측의 코너 주파수(로우패스 필터의 컷오프 주파수)는 콘덴서(C23)의 용량값 및 저항(R23)의 저항치의 곱(시 상수)으로 정해진다. The gain of the AC amplification circuit 20 is determined by the ratio of the resistance of the resistor R23 to the resistance of the resistor R21. As shown in FIG. 2 (A), the gain of the AC amplification circuit 20 is 100 times (40 dB). The AC amplifying circuit 20 has a bandpass characteristic and the corner frequency on the low side (cutoff frequency of the high pass filter) is a product of the capacitance of the capacitor C21 and the resistance value of the resistor R21 Constant). The corner frequency on the high-frequency side (cut-off frequency of the low-pass filter) is determined by the product of the capacitance of the capacitor C23 and the resistance of the resistor R23 (time constant).

적분 회로(30)의 게인은 저항(R31)의 저항치에 대한 저항(R33)의 저항치의 비로 정해진다. 도 2(A)에 나타나 있는 바와 같이 적분 회로(30)의 게인은 10배(20dB)이다. 적분 회로(30)는 저역 통과 특성을 나타내고, 코너 주파수(컷오프 주파수)는 콘덴서(C33)의 용량값 및 저항(R31)의 용량값의 곱(시 상수)에 의해 정해진다. The gain of the integrating circuit 30 is determined by the ratio of the resistance of the resistor R33 to the resistance of the resistor R31. As shown in Fig. 2 (A), the gain of the integrating circuit 30 is 10 times (20 dB). The integration circuit 30 exhibits a low pass characteristic and the corner frequency (cutoff frequency) is determined by the product (time constant) of the capacitance value of the capacitor C33 and the capacitance value of the resistor R31.

차동 증폭 회로(40)는 교류 증폭 회로(20)의 출력 신호와 적분 회로(30)의 출력 신호를 차동 증폭하는데, 그 게인은 저항(R41)의 저항치에 대한 저항(R43)의 저항치의 비로 정해진다. 한편, 콘덴서(C43)는 고주파 노이즈 제거용으로 마련되어 있다. The differential amplifying circuit 40 differentially amplifies the output signal of the AC amplifying circuit 20 and the output signal of the integrating circuit 30. The gain of the differential amplifying circuit 40 is determined by the ratio of the resistance value of the resistor R43 to the resistance value of the resistor R41 All. On the other hand, the capacitor C43 is provided for eliminating high-frequency noise.

도 2(A)에 나타낸 예에서는 저항(R21)의 저항치=저항(R31)의 저항치=10kΩ, 콘덴서(C21)의 용량값=콘덴서(C33)의 용량값=22μF이므로, 교류 증폭 회로(20)의 저역측의 코너 주파수를 결정하는 시 상수와 적분 회로(30)의 코너 주파수를 결정하는 시 상수가 일치하고 있다. 그렇기 때문에, 자기 검출 장치(101) 전체의 주파수 특성은 특성곡선 D로 나타내듯이, 0.1Hz~10kHz의 광대역에서 평탄한 특성이 얻어지고 있다. 2A, since the resistance value of the resistor R21 = the resistance value of the resistor R31 = 10 kΩ, and the capacitance value of the capacitor C21 = the capacitance value of the capacitor C33 = 22 μF in the example shown in FIG. The time constant for determining the corner frequency of the low-frequency side of the integrating circuit 30 and the time constant for determining the corner frequency of the integrating circuit 30 coincide with each other. Therefore, the frequency characteristics of the entire magnetic detection device 101 are obtained in a wide band of 0.1 Hz to 10 kHz, as shown by a characteristic curve D, in a flat characteristic.

도 2(B)에 나타낸 예에서는 저항(R21)의 저항치=저항(R31)의 저항치=10kΩ, 콘덴서(C21)의 용량값=2.2μF, 콘덴서(C23)의 용량값=22μF로 하고 있다. 따라서, 교류 증폭 회로(20)의 저역측의 코너 주파수와 적분 회로(30)의 코너 주파수가 일치하지 않고, 자기 검출 장치(101) 전체의 주파수 특성은 특성곡선 D로 나타내듯이 파도가 생기고 있다. 나중에 말하듯이, 교류 증폭 회로(20)의 저역측의 코너 주파수와 적분 회로(30)의 코너 주파수가 일치하고 있음으로 인해, 적분 회로(30)의 출력 전압은 교류 증폭 회로(20)에서 생기는 오프셋 전압에 일치한다. 그렇기 때문에, 차동 증폭 회로(40)에서 교류 증폭 회로(20)의 출력 전압과 적분 회로(30)의 출력 전압의 차동 전압을 증폭함으로써 오프셋 전압이 없는 자기 검출 신호가 얻어진다. In the example shown in FIG. 2B, the resistance value of the resistor R21 = the resistance value of the resistor R31 = 10 kΩ, the capacitance value of the capacitor C21 = 2.2 μF, and the capacitance value of the capacitor C23 = 22 μF. Therefore, the corner frequency on the low-frequency side of the AC amplifying circuit 20 does not coincide with the corner frequency of the integrating circuit 30, and the frequency characteristic of the entire magnetic detecting device 101 is in the form of a wave as shown by the characteristic curve D. The output voltage of the integrating circuit 30 is shifted from the offset occurring in the AC amplifying circuit 20 due to the coincidence of the corner frequency on the low side of the AC amplifying circuit 20 and the corner frequency of the integrating circuit 30, It matches the voltage. Therefore, by amplifying the differential voltage between the output voltage of the AC amplifying circuit 20 and the output voltage of the integrating circuit 30 in the differential amplifying circuit 40, a magnetic detection signal having no offset voltage is obtained.

도 3(A)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)에서의 교류 증폭 회로(20)에 대한 입력 신호의 파형도이다. 도 3(B)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)에서의 교류 증폭 회로(20) 및 적분 회로(30) 각각의 출력 신호의 파형도이다. 도 3(C)는 도 1에 도시한 자기 검출 장치(101)에서의 차동 증폭 회로(40)의 출력 신호의 파형도이다. 3 (A) is a waveform diagram of an input signal to the AC amplifying circuit 20 in the magnetic detecting device 101 shown in Fig. 3B is a waveform diagram of output signals of the AC amplifying circuit 20 and the integrating circuit 30 in the magnetic detecting device 101 shown in FIG. 3C is a waveform diagram of an output signal of the differential amplifying circuit 40 in the magnetic detecting device 101 shown in FIG.

도 3(A)의 예에서 교류 증폭 회로(20)에 대한 입력 신호는 2V-2.002V의 직사각형파이다. 도 3(B)에 있어서, 파형 A는 교류 증폭 회로(20)의 출력 전압 파형이며, 파형 I는 적분 회로(30)의 출력 전압 파형이다. 교류 증폭 회로(20)의 출력 전압 파형인 파형 A는, 초기에는 2V-1.8V의 직사각형파(중심 전압은 1.9V)이지만, 입력부에 마련된 콘덴서(C21)의 영향에 의해 중심 전압은 점차 높아진다. 즉 콘덴서(C21)의 충전 전압은 0V에서 시작하여 점차 충전된다. 따라서, 교류 증폭 회로(20)의 출력 전압 파형인 파형 A의 중심 전압은 콘덴서(C21)의 충전이 진행됨에 따라 높아지고, 연산 증폭기(OP21)의 반전 입력 단자의 전압은 기준 전압(Vr)(2V)으로 점점 가까워진다. 즉, 교류 증폭 회로(20)의 출력 전압에 중첩되는 오프셋 전압은 0.1V에서 점차 0V가 된다. In the example of Fig. 3 (A), the input signal to the AC amplification circuit 20 is a rectangular wave of 2V-2.002V. 3 (B), waveform A is the output voltage waveform of the AC amplifying circuit 20, and waveform I is the output voltage waveform of the integrating circuit 30. FIG. The waveform A, which is the output voltage waveform of the AC amplification circuit 20, is initially a rectangular wave of 2V-1.8V (the center voltage is 1.9V), but the center voltage gradually increases due to the influence of the capacitor C21 provided in the input portion. That is, the charging voltage of the capacitor C21 starts to be 0 V and gradually charges. The voltage at the inverting input terminal of the operational amplifier OP21 becomes higher than the reference voltage Vr (2 V (Vr)) as the charging of the capacitor C21 proceeds, ). That is, the offset voltage superimposed on the output voltage of the AC amplifying circuit 20 gradually becomes 0V at 0.1V.

한편, 적분 회로(30)의 출력 전압 파형인 파형 I는 기준 전압(Vr)(2V)을 중심으로 하여 교류 증폭 회로(20)의 출력 전압을 적분한 것이다. 그렇기 때문에, 적분 회로(30)의 출력 전압 파형 I는 교류 증폭 회로(20)의 출력 전압에 중첩되는 오프셋 전압에 상당하는 전압을 나타내는 파형이 된다. 즉, 2V에서 시작하여, 점차 2.1V로 점점 가까워진다. On the other hand, the waveform I, which is the output voltage waveform of the integrating circuit 30, is obtained by integrating the output voltage of the AC amplifying circuit 20 around the reference voltage Vr (2V). Therefore, the output voltage waveform I of the integrating circuit 30 is a waveform representing a voltage corresponding to the offset voltage superimposed on the output voltage of the AC amplifying circuit 20. [ That is, starting from 2V, gradually getting closer to 2.1V.

차동 증폭 회로(40)는 교류 증폭 회로(20)의 출력 신호와 적분 회로(30)의 출력 신호를 소정 게인으로 차동 증폭하므로, 차동 증폭 회로(40)의 출력 신호의 파형은 도 3(C)에 나타내는 바와 같이, 2V-2.2V의 직사각형파가 된다. 즉, 콘덴서(C21)의 충전 전압의 변화에 의해 생기는 오프셋 전압이 상쇄되어서, 항상 안정된 자기 검출 신호가 얻어진다. The differential amplifying circuit 40 differentially amplifies the output signal of the AC amplifying circuit 20 and the output signal of the integrating circuit 30 with a predetermined gain so that the waveform of the output signal of the differential amplifying circuit 40 is the same as that shown in FIG. 2V-2.2V, as shown in Fig. That is, the offset voltage caused by the change in the charging voltage of the condenser C21 is canceled, and a stable magnetic detection signal is always obtained.

가령, 도 1에 도시한 교류 증폭 회로(20)의 입력부의 콘덴서(C21)를 제거하여 직류 증폭 회로를 구성하고, 이 직류 증폭 회로만으로 자기 검출 장치의 증폭 회로를 구성하면, 콘덴서에 의한 오프셋 전압은 생기지 않지만, 자기 센서(1)의 출력 전압은 직류 전압의 바이어스(bias)가 걸려 있으므로, 연산 증폭기에 의한 증폭 회로의 다이나믹 레인지를 초과하지 않는 범위에서 동작시키기 때문에, 높은 게인을 얻을 수 없다. 또 온도 드리프트(temperature drift)까지 그대로 증폭되므로 양호한 온도 특성은 얻어지지 않는다. For example, when the capacitor C21 of the input section of the AC amplifying circuit 20 shown in Fig. 1 is removed to constitute a DC amplifying circuit, and the amplifying circuit of the magnetic detecting apparatus is constituted only by this DC amplifying circuit, Since the output voltage of the magnetic sensor 1 is biased by the DC voltage, it operates in a range not exceeding the dynamic range of the amplification circuit by the operational amplifier, so that a high gain can not be obtained. In addition, since the temperature drift is directly amplified, good temperature characteristics are not obtained.

《제2 실시형태》 &Quot; Second Embodiment &

도 4는 본 발명의 제2 실시형태에 따른 지폐 식별 장치(201)의 회로 구성도이다. 지폐 식별 장치(201)는 자기 검출 장치(101A), AD변환기(31) 및 신호 처리부 (32)를 포함하고 있다. 자기 검출 장치(101A)는 열(列)형상으로 배열된 복수의 자기 센서(미도시)를 포함하고 있고, 지폐 식별 장치(201)는 각 자기 센서의 출력을 증폭하여 자기 검출 결과를 출력한다. 자기 검출 장치(101A)는 제1 실시형태에서 제시한 자기 검출 장치(101)를 복수 그룹 포함한 것이다. AD변환기(31)는 자기 검출 장치(101A)의 출력 신호를 디지털 데이터로 변환하고, 신호 처리부(32)는 이 디지털 데이터를 시계열(時系列)로 순차 읽어내어, 매체에 마련된 자기 패턴 정보의 인식을 실시한다. 4 is a circuit block diagram of the bill discriminating apparatus 201 according to the second embodiment of the present invention. The bill discriminating apparatus 201 includes a magnetic detecting apparatus 101A, an AD converter 31 and a signal processing section 32. [ The magnetic detection device 101A includes a plurality of magnetic sensors (not shown) arranged in a row, and the bill identification device 201 amplifies the output of each magnetic sensor and outputs a magnetic detection result. The magnetic detection device 101A includes a plurality of the magnetic detection devices 101 shown in the first embodiment. The AD converter 31 converts the output signal of the magnetic detection device 101A into digital data and the signal processing unit 32 sequentially reads the digital data in a time series to recognize the magnetic pattern information provided on the medium .

한편, 복수의 자기 검출 장치에서 AD변환기를 공용하기 위해서, 하나의 AD변환기의 입력부에 멀티플렉서를 마련하고, 각 자기 검출 장치의 출력을 멀티플렉서를 통해서 시분할로 AD변환기에 입력하도록 해도 된다. On the other hand, in order to share AD converters in a plurality of magnetic detecting devices, a multiplexer may be provided in an input portion of one AD converter, and the outputs of the respective magnetic detecting devices may be input to the AD converter in a time division manner via a multiplexer.

이러한 신호 처리에 의해, 자기 잉크 등에 의한 자기 패턴이 마련된 매체가 반송될 때에 생기는 검출 신호의 특유 변화 패턴을 검지하여 지폐의 종별(種別)의 판정 및 진위 감별을 실시한다. By such signal processing, the specific change pattern of the detection signal generated when the medium having the magnetic pattern formed by the magnetic ink is transported is detected, and the type of the banknote is discriminated and authenticity discrimination is performed.

《제3 실시형태》 &Quot; Third Embodiment &

도 5는 본 발명의 제3 실시형태에 따른 자기 검출 장치(102)의 회로도이다. 자기 검출 장치(102)는 자기 센서(1), 교류 증폭 회로(20A, 20B), 적분 회로(30A, 30B) 및 차동 증폭 회로(40A, 40B)를 포함하고 있다. 자기 검출 장치(102)는 제1 실시형태의 자기 검출 장치(101)의 회로 구성을 2단으로 접속한 것이다. 단, 2단째의 교류 증폭 회로(20B)의 저항(R23)의 저항치는 330kΩ이며, 교류 증폭 회로(20B)의 게인을 33배로 하고 있다. 또 2단째의 차동 증폭 회로(40)B의 저항(R43)의 저항치는 22kΩ이며, 차동 증폭 회로(40B)의 게인을 2.2배로 하고 있다. 한편, 2단째의 차동 증폭 회로(40B)에 있어서, 저항(R42)의 저항치는 22kΩ, 저항(R44)의 저항치는 33kΩ, 콘덴서(C43)의 용량값은 470pF로 하고 있다. 또 2단째의 차동 증폭 회로(40B)에 있어서, 연산 증폭기(OP41)의 반전 입력 단자에 저항(R45)을 통해서 중간 전압(Vo)(2.5 V)이 인가되도록 구성되어 있다. 5 is a circuit diagram of the magnetic detection device 102 according to the third embodiment of the present invention. The magnetic detection device 102 includes a magnetic sensor 1, AC amplification circuits 20A and 20B, integration circuits 30A and 30B and differential amplification circuits 40A and 40B. The magnetic detection device 102 is a two-tiered circuit configuration of the magnetic detection device 101 of the first embodiment. However, the resistance value of the resistor R23 of the second-stage AC amplification circuit 20B is 330 kΩ, and the gain of the AC amplification circuit 20B is 33 times. The resistance value of the resistor R43 of the second-stage differential amplifier circuit 40 B is 22 kΩ, and the gain of the differential amplifier circuit 40B is 2.2 times. On the other hand, in the second-stage differential amplifier circuit 40B, the resistance value of the resistor R42 is 22 kΩ, the resistance value of the resistor R44 is 33 kΩ, and the capacitance value of the capacitor C43 is 470 pF. In the second-stage differential amplifier circuit 40B, the intermediate voltage Vo (2.5 V) is applied to the inverting input terminal of the operational amplifier OP41 via the resistor R45.

도 6 (A)는 매체가 포함하는 자성 패턴의 예를 나타내는 평면도이며, 자성이 강할수록 농도를 높게 나타내고 있다. 도 6(B)는 도 6(A)에 나타낸 자성 패턴을 포함한 매체를 이동시켰을 때의 자기 검출 장치(102)의 출력 전압 파형도이다. 도 6(B)에 있어서, 시간 30ms, 50~60ms, 80ms에 생기고 있는 펄스는, 자성 패턴의 선단(先端), 중앙 및 후단에 있는 자성 잉크의 농도 변화가 급준(急峻)한 부분에 대응하는 것이다. Fig. 6A is a plan view showing an example of a magnetic pattern included in a medium, and shows a higher concentration as the magnetism is stronger. 6B is an output voltage waveform diagram of the magnetic detecting device 102 when the medium including the magnetic pattern shown in Fig. 6A is moved. 6 (B), the pulses occurring at the time of 30 ms, 50 to 60 ms, and 80 ms correspond to a portion where the concentration change of the magnetic ink at the front end, the center, and the rear end of the magnetic pattern becomes steep will be.

이렇게, 자성 패턴의 자성(자기량)에 따른 전압 신호로서 출력할 수 있다. Thus, it can be outputted as a voltage signal in accordance with the magnetism (magnetic amount) of the magnetic pattern.

여기서, 비교예로서 종래 기술에 따른 자기 검출 장치를 준비한다. 회로도와 파형도를 나타낸다. 도 7은 비교예에 따른 자기 검출 장치의 회로도이다. 도 7에 도시하는 바와 같이 비교예에 따른 자기 검출 장치는 제1 실시형태에 따른 자기 검출 장치(101)가 포함하는 자기 센서(1)와 교류 증폭 회로(20)만으로 구성되어 있다. 도 8은 비교예에 따른 자기 검출 장치의 출력 전압 파형도이다. 구체적으로 도 8은, 도 6(A)에 나타낸 자성 패턴의 예와 동일한 자성 패턴을 포함하는 매체를 이동시켰을 때의 비교예에 따른 자기 검출 장치의 출력 전압 파형도이다. Here, as a comparative example, a magnetic detection device according to the prior art is prepared. Circuit diagram and waveform diagram. 7 is a circuit diagram of a magnetic detection device according to a comparative example. As shown in Fig. 7, the magnetic detecting device according to the comparative example is constituted only by the magnetic sensor 1 and the AC amplifying circuit 20 included in the magnetic detecting device 101 according to the first embodiment. 8 is an output voltage waveform diagram of the magnetic detection device according to the comparative example. Specifically, Fig. 8 is an output voltage waveform diagram of the magnetic detection device according to a comparative example when a medium including the same magnetic pattern as the example of the magnetic pattern shown in Fig. 6 (A) is moved.

이렇게, 자기 센서(1)와 교류 증폭 회로(20)만으로 자기 검출 장치를 구성한 경우, 도 8에 오른쪽으로 올라가는 화살표로 나타내듯이, 콘덴서(C21)의 충전에 따른 오프셋 전압의 변동이 생긴다. 이것과 비교하여, 본 발명에 따르면 도 6(B)에 나타내고 있는 바와 같이, 오프셋 전압의 영향이 없는 항상 안정된 자기 검출 신호가 얻어진다. In the case where the magnetic sensor 1 and the AC amplifier circuit 20 are constituted by the magnetic sensor 1, the offset voltage due to the charging of the capacitor C21 varies as indicated by an arrow rising to the right in FIG. In comparison with this, according to the present invention, as shown in Fig. 6B, a self-stabilized magnetic detection signal free from the influence of the offset voltage is always obtained.

한편, 도 1 등에 도시한 예에서는 자기 센서(1)의 하이 사이드(high side)에 자기 저항 소자(R1)를 마련하고, 로우 사이드(low side)에 고정 저항 소자(R2)를 마련했지만, 반대로, 하이 사이드에 고정 저항 소자를 마련하고, 로우 사이드에 자기 저항 소자를 마련해도 된다. 또 고정 저항 소자는 단순한 저항체여도 되지만, 자기 변화에 대한 저항치 변화가 작은 자기 저항 소자를 고정 저항 소자로서 이용하면, 자기 센서의 온도 의존성을 대부분 없앨 수 있다. On the other hand, in the example shown in Fig. 1 and the like, the magnetoresistive element R1 is provided on the high side of the magnetic sensor 1 and the fixed resistor element R2 is provided on the low side, , A fixed resistance element may be provided on the high side and a magnetoresistive element may be provided on the low side. Further, although the fixed resistance element may be a simple resistor, if the magnetoresistive element having a small change in the resistance value against the magnetic change is used as the fixed resistance element, the temperature dependency of the magnetic sensor can be largely eliminated.

OP21, OP31, OP41… 연산 증폭기
R1… 자기 저항 소자
R2… 고정 저항 소자
1… 자기 센서
5… 기준 전압원
20, 20A, 20B… 교류 증폭 회로
30, 30A, 30B… 적분 회로
31… AD변환기
32… 신호 처리부
40, 40A, 40B… 차동 증폭 회로
101, 101A, 102… 자기 검출 장치
201… 지폐 식별 장치 OP21, OP31, OP41 ... Operational amplifier
R1 ... Magnetic resistance element
R2 ... Fixed resistive element
One… Magnetic sensor
5 ... Reference voltage source
20, 20A, 20B ... AC amplification circuit
30, 30A, 30B ... Integral circuit
31 ... AD converter
32 ... The signal processor
40, 40A, 40B ... Differential amplifying circuit
101, 101A, 102 ... Magnetic detection device
201 ... Bank note identification device

Claims

1. A magnetic detection device including a magnetic sensor including a resistive voltage divider circuit including a magnetic resistance element and an amplifying circuit for amplifying an output signal of the magnetic sensor,
Wherein the amplifying circuit comprises: an AC amplifying circuit which exhibits a band-pass characteristic for AC-amplifying an output signal of the magnetic sensor; an integrating circuit which integrates an output signal of the AC amplifying circuit and exhibits a low- And a differential amplifying circuit for differentially amplifying the output signal of the integrating circuit and the output signal of the integrating circuit,
And the corner frequency of the low-frequency side of the ac amplification circuit and the corner frequency of the integrating circuit are the same.

The method according to claim 1,
The AC amplifying circuit includes:
A first operational amplifier,
A resistor R23 connected between an output terminal and an inverting input terminal of the first operational amplifier and a first series circuit including a capacitor C21 and a resistor R21 connected in series to the inverting input terminal,
The corner frequency on the low side is determined by the time constant of the first series circuit,
Wherein the integrating circuit comprises:
A second operational amplifier,
A capacitor C33 connected between the output terminal and the inverting input terminal of the second operational amplifier and a resistor R31 connected in series to the inverting input terminal of the second operational amplifier,
The corner frequency of the integrating circuit is determined by the time constant of the second serial circuit,
Wherein the time constant of the first series circuit is equal to the time constant of the second series circuit.

3. The method of claim 2,
And the first series circuit is connected in series to the output of the magnetic sensor.

A bill discriminating apparatus including the magnetic detecting apparatus according to any one of claims 1 to 3,
And a signal processing section for recognizing the magnetic pattern information provided on the medium based on the magnetic detection result of the magnetic detection device.